Physikaufgabe Wechselstromkreis Phasenverschiebung und Siebkette Benötige Hilfe

[melisa92]

Hallo liebe Mitmenschen!
Ich sitze im Physik-GK und kommen meistens auch ziemlich gut zurecht, auch wenn ich nicht die größte Leuchte bin in diesem Fach. Jetzt haben wir aber einige Aufgaben aus dem LK bekommen.
Die meistens konnte ich auch lösen, aber bei folgender habe ich wirklich gar keine ahnung.
Vielleicht kann einer von euch helfen.

Also:
Der OHM'scher Widerstand wird nun gegen eine Spule mit einem OHM'schen Widerstand von R= 25 Ohm und einer Eigeninduktivität von L = 0,05 H ersetzt. Dieser LC-Schwingkreis ist besonders zum Filtern schmaler Frequenzbereiche geeignet. Entscheidend für die Trennschärfe der Siebkette ist die Halbwertsbreite

Delta f = R/L * Wurzel 3/2π der Resonanzkurve.

Die Messung der Stromstärke in Abhängigkeit von der Frequenz ergab folgende Messwerte:

f in HZ 50 100 150 200 250 300
I in mA 80 220 400 265 176 133


a) Berechnen Sie die Frequenz und die Stromstärke für den Resonanzfall. Begründen Sie ihre Vorgehensweise.

b) Zeichnen Sie das I(f)-Diagramm und ermitteln Sie die beiden Frequenzen, bei denen I = Imax/2 ist.

c) Prüfen Sie anhand der messwerte die Gültigkeit der oben genannten Beziehung und zeigen Sie, dass dann die Phasenverschiebung +- 60° beträgt.

 

[sambo]

Hallo melisa92,

ich denke du hast nicht die ganze Aufgabe mitgeteilt. Es sieht so aus, dass zumindest der Wert für C fehlt!

Gruß
sambo

 

[locutus]

ich denke du hast nicht die ganze Aufgabe mitgeteilt. Es sieht so aus, dass zumindest der Wert für C fehlt!

dafür aber eine tabelle, aus welcher man durchaus den Wert von C berechnen könnte.

ich werd das hier aber nicht weiter ausführen, da ich das alles komplex lösen würde und das war soweit ich mich entsinne nicht die vorgehensweise in gk- und lk-physikkursen an schulen.

 

[sambo]

An meiner Behauptung halte ich weiter fest. Ob komplexe Rechnung oder nicht, so ist die Aufgabe algebraisch nicht lösbar.

locutus,
mich würde interessieren, wie du denn aus der tabelle i(f) den Wert für C bestimmen willst?


Gruß
sambo

 

[locutus]

es müsste eigentlich gehen. du kennst die formel für die impedanz des kondensators, da taucht schon mal f auf. wenn du für den gegebenen kreis alle formeln aufstellst, dann dürfte sich das eigentlich so weit vereinfachen lassen, dass es nur noch von eben gegebenen werten abhängt.
wobei aus der aufgabenstellung auch hervorgeht, dass sie auf einer vorhergehenden aufgabe aufbaut, in welcher eben eine schaltung (RC) gegeben war, bei welcher entweder das C od. U gegeben gewesen sein dürfte.

und noch etwas: das diagramm (also 2) könnte man theoretisch aus der tabelle zeichnen, ebenso die 1, da könnte man grob aus der tabelle ablesen und sagen dass die maximale stromstärke grob bei 400mA (und die resonanzfrequenz grob bei 150Hz) liegt. ist natürlich relativ ungenau, aber grob pi*daumen liesse sich damit das ganze auch schon lösen. und bei der 3., gut, da würd ich dann auf jeden fall komplex ran gehen um den phasenwinkel zu bestimmen. ^^

 

[sambo]

OK, mit Approximation und numerischen Verfahren kann man sich an die Lösung herantasten, keine Frage.

Trotz LK-Physik ist das wohl nicht der gewollte Weg.

Ich nehme sowieso an, dass die Aufgabe schon inzwischen in der Schule abgehandelt worden ist.

Danke für deine Ausführungen locutus!

 

[Carmen]

Im Resonanzfall ist der Resonanzwiderstand so groß wie der ohmsche Widerstand. Folglich ist der kapazitive Widerstand und der induktive Widerstand, im Resonanzfall, gleich Null da sie sich aufheben.... wenn also die Spannung bekannt (die ist sicherlich gegeben aus den vorherigen Berechnungen) ist kann man den Strom errechnen der im Resonanzfall fließt.... und man hat dann auch noch die Thomsonsche Schwingungsgleichung....
die Tabelle zeigt zudem noch bei welcher Frequenz der niedrigste und der höchste Strom fließt....
Das sollte als Hilfe reichen, um "rein" zu kommen, denke ich.